深圳地鐵福民站地下連續墻入巖成槽技術
摘 要 通過深圳地鐵福民站地下連續墻施工實例, 介紹在中、微風化花崗巖層,采用液壓抓斗結合不同類型的沖擊鉆機和利用優質泥漿護壁的成槽施工技術。
關鍵詞 地下連續墻,巖層成槽,施工技術
1 工程概況
深圳地鐵一期工程福民站位于深圳市金田路與福民路交叉口處,全長215. 6 m , 為雙層單柱雙跨鋼筋砼框架結構,跨度20. 3 m , 采用明挖順作法施工。基坑開挖深度16. 0～18. 5 m , 圍護結構采用800 mm 厚地下連續墻和4 道Φ600 mm 鋼管內撐聯合支護,地下連續墻總計113 幅,深25～26 m , 為國內地鐵車站首次采用此法入巖。
施工區域的地質情況:地層依次為素回填土、淤泥質粉質粘土、粉質粘土、中砂、礫砂、砂質性粘土、全風化花崗巖、強風化花崗巖、中風化花崗巖、微風化花崗巖。
砂質地下水按賦存條件分為第四系孔隙潛水及基巖裂隙水,主要補給來源為大氣降水。地下水埋深1. 20～7. 76 m 。地下水對砼結構具有弱腐蝕性,對鋼結構具有中等腐蝕性,對鋼筋砼結構中的鋼筋具有中等腐蝕性。該工程具有如下特點:
(1) 地下連續墻嵌入中、微風化花崗巖1. 0～ 3. 0 m , 在入巖過程中,要維持上部淤泥質粘土、中砂、礫砂層的穩定。
(2) 采用HS 843HD 液壓抓斗挖掘至強風化層。中風化層、微風化層利用CJF -15 沖擊反循環鉆機和2ZK-8 型簡易鋼絲繩沖擊鉆機聯合成槽。
(3) 采用鈉膨潤土制備泥漿護壁。
2 成槽施工
2. 1 泥漿制備
(1) 泥漿配比:由于巖層成槽時間較長(4～5 天),泥漿性能的好壞直接影響成槽質量與安全。根據現場調試的三種不同配比的泥漿,在成槽后采用DM-686 超聲波檢測儀檢測成槽質量。經對比后,采用以下配比: 水, 1 000 kg ; 膨潤土, 75 kg ; CMC ,1. 2 kg ; 純堿,0. 5 kg 。
(2) 泥漿制備:先制備5 %CMC 溶液,讓其充分溶解5～6 h 后,按配合比在攪拌機內加水、加膨潤土,攪拌6 min ; 再加入CMC 溶液,攪拌10 min ; 再加入純堿攪拌均勻后,放入儲漿池中,并不斷用泥漿泵攪拌;待其24 h 后膨潤土顆粒充分水化膨脹,即可使用。
2. 2 巖層成槽
2. 2. 1 土層至強風化巖成槽土層至強風化巖上層,可直接用液壓抓斗成槽。抓土過程中需不斷向槽內補充泥漿,抓斗不能進尺時,即可停止,并收底使槽底基本保持水平,為后續入巖沖孔創造條件,以免斜孔。
2. 2. 2 中、微風化花崗巖成槽
在中、微風化花崗巖,采用CJF -15 型沖擊主孔,2ZK-8 簡易鋼絲繩沖擊鉆沖擊副孔,再以簡易鋼絲繩沖擊鉆配特制方錘,鑿除槽壁上的凸起部分,修壁成槽。
① 布孔:在導墻上標注出主孔與副孔的位置, 主孔中心距在1. 0～1. 2 m 之間,這需要根據每個槽段的長度具體布置。副孔中心位于兩個主孔中心連線的中點,如圖1 所示。在槽段拐角處,要向外側多鉆半個孔位,以保證槽段的完整性,如圖2 所示。
圖1 主副孔布置圖(實線為主孔,虛線為副孔)
圖2 拐角處布孔圖
② 主孔施工:主孔施工采用CJF -15 型沖擊反循環鉆機,充分利用其沖頻高(15 次/ min) 、出渣快(泵吸反循環出渣) 、入巖效率高(0. 5～1. 0 m/h) 的優點。
由于上部土層已成槽, 鉆頭直徑采用Φ820 mm , 一則入槽時擠壓槽壁有導向作用,二則在入巖過程中可防止由于鉆頭磨損,導致巖層槽段斷面尺寸不夠。
③ 副孔施工:副孔是在相臨兩主孔施工完畢后,采用2ZK-8 簡易鋼絲繩沖擊鉆,在槽內泥漿正循環沖擊鉆進。此時孔底呈“工”字形,由于沖擊接觸面積小,可通過人工調整沖擊頻率,使沖擊錘穩定后再沖擊,不至于使鉆頭在擺動的情況下鉆進而導致斜孔。這樣沖擊兩側有臨空面的巖層,提高鉆進效率。
④ 方錘掃孔:在主、副孔施工結束后,用簡易鋼絲繩沖擊鉆配備特制的方錘,從主、副孔連線的中點下鉆,修整槽壁,聯孔成槽,見圖3 所示。
方錘由六瓣沖擊錘改制而成,在其底部四周加焊4 cm 厚40 cm 高的鋼板和沖擊刃,作成梯形體。(以防止卡錘),下口尺寸(長× 寬) 為1. 2 m ×0. 8 m , 上口尺寸(長× 寬) 為1. 15 m ×0. 75 m 。
2. 3 清槽
成槽后,先用液壓抓斗除槽底鉆渣,再用泵吸反循環清除未被抓斗抓除的沉渣及置換泥漿。
3 施工中注意的問題及處理措施
(1) 在沖孔過程中,注意孔壁的垂直度,尤其是鎖口管位置。在主孔施工時,先檢測其垂直度,超標時先用簡易鋼絲繩沖擊鉆修整后,再用CJF —15 型沖擊鉆施工。
(2) 在簡易沖擊鉆施工中,注意沖程的控制(沖程控制在1. 5～2. 0 m) ,避免放繩過多和打空錘, 以減少對槽壁的擾動。
圖3 主、副孔施工后的槽壁示意圖(陰影部分為槽壁未鑿除部分)
(3) 在成槽過程中,使槽內泥漿處于循環狀態, 并根據檢測的槽內泥漿性能,及時補充新鮮泥漿。
(4) 在副孔施工及方錘修整槽壁時,易產生卡錘,卡錘后可采用以下措施:
① 用吊車吊另外一沖擊錘,從被卡沖擊錘的旁側撞擊被卡的沖擊錘,提拉出槽;
② 另下一撈鉤,掛住錘底部,用吊車斜向吊拉, 松動卡錘,配合鉆機斜向拉起;
③ 被卡嚴重時,可在卡錘的兩側下鉤,鉤住錘底部,利用鎖口管起拔機強行拉出。
該工藝利用不同設備的匹配,充分發揮了各套設備的特點,利用了國內普通的設備解決了入巖問題,可適應于各種地層,甚至在拋石層,再采用一些輔助措施也可以成槽。福民站地下連續墻入巖成槽后經超聲波檢測及開挖后墻體檢測,該施工工藝層槽質量較好。可見,采用此種成槽施工技術具有很好的實用性。
參 考 文 獻
1 叢藹森. 地下連續墻的設計與施工. 北京:中國水利水電出版社,2001
